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JP7197325B2 - Pure water production device and pure water production method - Google Patents
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Description

本発明は、純水の製造装置等に関し、より詳しくは、医薬品精製水等の純水を製造する純水製造装置等に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pure water production apparatus and the like, and more particularly to a pure water production apparatus and the like for producing pure water such as pharmaceutical purified water.

例えば、医薬品の製造を行なうには、医薬品精製水を用いることが決められている。この医薬品精製水は、EDI(Electrodeionization:連続電気再生式純水装置)ユニットを用いて製造されることがある。また、医薬品精製水は、イオン交換樹脂を内部に充填したイオン交換樹脂装置により脱塩することで製造されることがある。 For example, it is decided to use pharmaceutical purified water for manufacturing pharmaceuticals. This pharmaceutical purified water may be produced using an EDI (Electrodeionization: continuous electroregenerative deionization device) unit. In addition, pharmaceutical purified water is sometimes produced by desalting with an ion exchange resin device filled with an ion exchange resin.

特許文献1には、電気脱イオン装置は、陰極と陽極との間に、複数のアニオン交換膜とカチオン交換膜とを配列して脱塩室と濃縮室とを形成してなり、脱塩室及び/又は濃縮室に、微細状のイオン交換体を保持する連続気泡構造の発泡体が充填されていることが記載されている。 In Patent Document 1, an electrodeionization apparatus is formed by arranging a plurality of anion exchange membranes and cation exchange membranes between a cathode and an anode to form a deionization chamber and a concentration chamber. and/or that the concentration compartment is filled with an open-celled foam containing a finely divided ion exchanger.

特開2008-284488号公報JP 2008-284488 A

しかしながら、EDIユニットを用いる場合、電力消費量が多大となり、純水を製造する際の費用が上昇しやすい。また、EDIユニットは、内部構造が複雑であり、設備導入やメンテナンスを行なう際に、多額の費用を要する。一方、イオン交換樹脂装置の場合、イオン交換樹脂の再生を行なう際に、通常は、薬剤を使用する必要がある。しかし、純水が医薬品精製水である場合、薬剤の混入を避ける必要がある。そのため、再生を行なわずに、イオン交換樹脂を全て交換することがあり、この場合も純水を製造する際の費用が上昇しやすい。
本発明の目的は、複雑な構造を有さず、純水を製造する際の費用が低廉となりやすい純水製造装置等を提供しようとするものである。
However, when an EDI unit is used, power consumption is large, and the cost of producing pure water tends to increase. In addition, the EDI unit has a complicated internal structure and requires a large amount of money when introducing equipment and performing maintenance. On the other hand, in the case of ion-exchange resin devices, it is usually necessary to use chemicals when regenerating the ion-exchange resin. However, if the pure water is pharmaceutical purified water, it is necessary to avoid contamination with chemicals. Therefore, the entire ion-exchange resin may be replaced without regeneration, and in this case also, the cost of producing pure water tends to increase.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a pure water production apparatus or the like which does not have a complicated structure and which tends to reduce the cost of producing pure water.

かくして本発明によれば、原水を逆浸透膜に通水することにより透過水を得るろ過脱塩手段と、透過水をイオン交換樹脂に通水し脱塩を行なう脱塩手段と、イオン交換樹脂に熱水を通水する再生手段と、を備える純水製造装置が提供される。 Thus, according to the present invention, there are provided filtration and desalination means for obtaining permeated water by passing raw water through a reverse osmosis membrane, desalination means for desalinating permeated water by passing it through an ion exchange resin, and ion exchange resin. and a regenerating means for passing hot water through the water purifying apparatus.

ここで、イオン交換樹脂は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを混合したものであり、カチオン交換樹脂が強酸性の交換基を有するか、およびアニオン交換樹脂が強塩基性の交換基を有するか、の少なくとも一方であるようにすることが好ましい。この場合、脱塩性を、より高くすることができる。
また、カチオン交換樹脂は、強酸性の交換基を有するとともに、アニオン交換樹脂は、弱塩基性の交換基を有し、強酸性の交換基の交換容量は、弱塩基性の交換基の交換容量よりも小さいようにすることが好ましい。この場合、イオン交換樹脂の再生の効率をより向上させることができる。
さらに、カチオン交換樹脂は、弱酸性の交換基を有するとともに、アニオン交換樹脂は、強塩基性の交換基を有し、弱酸性の交換基の交換容量は、強塩基性の交換基の交換容量よりも大きいようにすることが好ましい。この場合、イオン交換樹脂の再生の効率をより向上させることができる。
また、透過水を加熱し、熱水とする第1の加熱手段をさらに備えるようにすることが好ましい。この場合、第1の加熱手段による熱水により、イオン交換樹脂の再生を行なうことができる。
そして、原水の加熱を行なう第2の加熱手段をさらに備えるようにすることが好ましい。この場合、原水を、後段の装置の性能を向上させる温度にすることができるとともに、後段の装置や配管の熱殺菌を行なうことができる。
また、第2の加熱手段とろ過脱塩手段の間に、活性炭により不純物を除去する活性炭処理手段をさらに備えるようにすることが好ましい。この場合、原水に含まれる不純物を除去することができる。
さらに、脱塩手段および再生手段は、イオン交換樹脂を充填し、双方の処理を行なう1つの充填槽であるようにすることが好ましい。この場合、イオン交換樹脂の再生の処理を、より簡単に行なうことができる。
またさらに、透過水の導電率は、50μS/cm以下であるようにすることが好ましい。この場合、この範囲を超えると、効率的にイオン交換樹脂の再生が行われない。
Here, the ion exchange resin is a mixture of a cation exchange resin and an anion exchange resin, and whether the cation exchange resin has a strongly acidic exchange group or the anion exchange resin has a strongly basic exchange group is preferably at least one of In this case, desalination can be made higher.
In addition, the cation exchange resin has a strongly acidic exchange group, and the anion exchange resin has a weakly basic exchange group. It is preferable to make it smaller than . In this case, the efficiency of regeneration of the ion exchange resin can be further improved.
Furthermore, the cation exchange resin has a weakly acidic exchange group, and the anion exchange resin has a strongly basic exchange group, and the exchange capacity of the weakly acidic exchange group is the exchange capacity of the strongly basic exchange group. is preferably greater than . In this case, the efficiency of regeneration of the ion exchange resin can be further improved.
Moreover, it is preferable to further provide a first heating means for heating the permeated water to make it into hot water. In this case, the ion exchange resin can be regenerated with hot water from the first heating means.
Further, it is preferable to further include second heating means for heating the raw water. In this case, the raw water can be brought to a temperature that improves the performance of the downstream equipment, and the downstream equipment and piping can be thermally sterilized.
Moreover, it is preferable to further provide activated carbon treatment means for removing impurities with activated carbon between the second heating means and the filtering and desalting means. In this case, impurities contained in raw water can be removed.
Further, it is preferable that the desalting means and the regeneration means are one packed tank filled with an ion exchange resin to perform both treatments. In this case, the process of regenerating the ion exchange resin can be performed more easily.
Furthermore, the conductivity of permeated water is preferably 50 μS/cm or less. In this case, if this range is exceeded, the ion exchange resin is not efficiently regenerated.

さらに、本発明によれば、原水を逆浸透膜に通水することにより透過水を得るろ過脱塩工程と、純水を製造するときに、イオン交換樹脂に透過水を通水し脱塩を行なう脱塩工程と、イオン交換樹脂を再生するときに、イオン交換樹脂に熱水を通水する再生工程と、を含む純水製造方法が提供される。 Furthermore, according to the present invention, there are provided a filtration desalination step in which permeated water is obtained by passing raw water through a reverse osmosis membrane, and desalinization by passing permeated water through an ion exchange resin when producing pure water. A method for producing pure water is provided, which includes a desalting step, and a regeneration step of passing hot water through the ion exchange resin when regenerating the ion exchange resin.

ここで、イオン交換樹脂を再生するときに、透過水を加熱し、熱水とする加熱工程をさらに含むようにすることが好ましい。この場合、イオン交換樹脂を再生するときに必要な熱水を製造することができる。
また、原水の加温を行なう加温工程をさらに備えるようにすることが好ましい。この場合、原水を、後段の装置の性能を向上させる温度にすることができる
さらに、加温工程とろ過脱塩工程の間に、活性炭により不純物を除去する活性炭処理工程をさらに備えるようにすることが好ましい。この場合、原水に含まれる不純物を除去することができる。
Here, when regenerating the ion exchange resin, it is preferable to further include a heating step of heating the permeated water to make it into hot water. In this case, the hot water necessary for regenerating the ion exchange resin can be produced.
Moreover, it is preferable to further include a heating step of heating the raw water. In this case, the raw water can be brought to a temperature that improves the performance of the subsequent device. Further, between the heating step and the filtering and desalting step, an activated carbon treatment step for removing impurities with activated carbon can be further provided. is preferred. In this case, impurities contained in raw water can be removed.

本発明によれば、複雑な構造を有さず、純水を製造する際の費用が低廉となりやすい純水製造装置等を提供することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a pure water production apparatus or the like that does not have a complicated structure and that tends to reduce costs when producing pure water.

本実施の形態が適用される精製水製造ユニットについて説明した図である。It is a figure explaining the purified water production unit to which this Embodiment is applied. 医薬品精製水を製造するときの精製水製造ユニットの動作について説明したフローチャートである。4 is a flow chart explaining the operation of the purified water production unit when producing pharmaceutical purified water. イオン交換樹脂を再生するときの精製水製造ユニットの動作について説明したフローチャートである。4 is a flow chart explaining the operation of the purified water production unit when regenerating the ion exchange resin. 活性炭塔から脱気装置までの装置を熱殺菌するときの精製水製造ユニットの動作について説明したフローチャートである。4 is a flow chart explaining the operation of the purified water production unit when thermally sterilizing the devices from the activated carbon tower to the deaerator. イオン交換装置から限外ろ過装置までの装置を熱殺菌するときの精製水製造ユニット1の動作について説明したフローチャートである。4 is a flow chart explaining the operation of the purified water production unit 1 when thermally sterilizing the devices from the ion exchange device to the ultrafiltration device. 実施例1の結果について示した図である。FIG. 4 is a diagram showing the results of Example 1; 実施例2の結果について示した図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of Example 2; 実施例3の結果について示した図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of Example 3; 実施例4の結果について示した図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of Example 4; 実施例5の結果について示した図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of Example 5; 実施例6の結果について示した図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of Example 6; 実施例7の結果について示した図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of Example 7; 実施例8の結果について示した図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of Example 8; 実施例9の結果について示した図である。FIG. 11 is a diagram showing the results of Example 9;

以下、本発明を実施するための形態(以下、発明の実施の形態)について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。
以下、図面に基づき、本実施の形態が適用される医薬品精製水製造装置について説明を行なう。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form (henceforth, embodiment of invention) for implementing this invention is demonstrated in detail. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments, and can be modified in various ways within the scope of the gist of the present invention. Also, the drawings used are for explaining the present embodiment and do not represent the actual size.
A pharmaceutical purified water manufacturing apparatus to which the present embodiment is applied will be described below with reference to the drawings.

<精製水製造ユニット1の全体説明>
図1は、本実施の形態が適用される精製水製造ユニット1について説明した図である。
図示する精製水製造ユニット1は、純水製造装置の一例である。本実施の形態の精製水製造ユニット1は、原水を精製し、医薬品精製水とする装置である。
<Overall description of purified water production unit 1>
FIG. 1 is a diagram illustrating a purified water production unit 1 to which this embodiment is applied.
The illustrated purified water production unit 1 is an example of a pure water production device. Purified water production unit 1 of the present embodiment is a device that purifies raw water to produce pharmaceutical purified water.

本実施の形態では、原水は、例えば、日本薬局方の医薬品各条で規定されている常水である。この常水は、水道法第4条に基づく水質基準に適合することが求められている。より具体的には、水質基準として、平成15年厚生労働省令第101号により50項目が定められている。また、この基準と併せてアンモニウムが、「0.05mg/L以下」の規格に適合することが求められる。なお、原水は、これに限られるものではなく、工業用水などであってもよい。 In the present embodiment, the raw water is, for example, normal water specified in the pharmaceutical monographs of the Japanese Pharmacopoeia. This ordinary water is required to conform to water quality standards based on Article 4 of the Water Supply Law. More specifically, the 2003 Ordinance of the Ministry of Health, Labor and Welfare No. 101 stipulates 50 items as water quality standards. In addition to this standard, ammonium is required to conform to the standard of "0.05 mg/L or less". The raw water is not limited to this, and may be industrial water or the like.

常水としては、例えば、水道水や消毒処理を施した井水が用いられる。そのため常水には、消毒のために使用された塩素剤に起因する遊離塩素が含まれるのが通常である。塩素剤としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)が用いられる。そして、これに起因する遊離塩素としては、次亜塩素酸(HOCl)、次亜塩素酸イオン(OCl)等が挙げられる。 As ordinary water, for example, tap water or disinfected well water is used. Therefore, ordinary water usually contains free chlorine resulting from the chlorine agent used for disinfection. For example, sodium hypochlorite (NaClO) is used as the chlorine agent. Free chlorine resulting from this includes hypochlorous acid (HOCl), hypochlorous acid ion (OCl ), and the like.

本実施の形態で医薬品精製水は、製薬用の水であり、日本薬局方の医薬品各条で規定されている精製水である。この精製水は、全有機体炭素量(TOC:Total Organic Carbon)が、500μg/L(ppb)以下であるとともに、導電率(25℃)が1.3μS/cm以下である基準を満たす水であることが必要である。精製水は、原薬の製造、製剤における溶解剤、製薬機器の洗浄、試薬試液の調整、医療器具の洗浄、コンタクトレンズの洗浄剤保存剤の調整等の用途に用いられる。 In the present embodiment, the pharmaceutical purified water is water for pharmaceutical use, and is purified water specified in each article of the Japanese Pharmacopoeia. This purified water has a total organic carbon (TOC) of 500 μg/L (ppb) or less and a conductivity (25° C.) of 1.3 μS/cm or less. There must be Purified water is used for manufacturing drug substances, dissolving agents in formulations, cleaning pharmaceutical equipment, adjusting reagent test solutions, cleaning medical equipment, adjusting cleaning agents and preservatives for contact lenses, and the like.

図示するように精製水製造ユニット1は、原水を貯留する原水タンク10と、原水の温度を調整する加温装置20と、原水に含まれる遊離塩素を除去する活性炭塔30と、活性炭塔30を通過した原水から固形分を除去する保安フィルタ40と、原水を精製するRO(Reverse Osmosis Membrane:逆浸透膜)装置50と、脱気処理を行なう脱気装置60と、脱気後の水を熱水とする加熱器70と、イオン交換樹脂により脱塩を行なうイオン交換装置80と、固形物を除去する限外ろ過装置90と、精製された後の医薬品精製水を貯留する貯留タンク100と、精製水製造ユニット1全体を制御する制御ユニット110とを備える。 As shown, the purified water production unit 1 includes a raw water tank 10 for storing raw water, a heating device 20 for adjusting the temperature of the raw water, an activated carbon tower 30 for removing free chlorine contained in the raw water, and an activated carbon tower 30. A safety filter 40 that removes solids from the passed raw water, an RO (Reverse Osmosis Membrane) device 50 that purifies the raw water, a degassing device 60 that performs degassing, and heats the degassed water. A heater 70 for water, an ion exchange device 80 for desalting with an ion exchange resin, an ultrafiltration device 90 for removing solid matter, a storage tank 100 for storing the purified pharmaceutical water after purification, and a control unit 110 that controls the entire purified water production unit 1 .

原水タンク10、加温装置20、活性炭塔30、保安フィルタ40、RO装置50、脱気装置60、加熱器70、イオン交換装置80、限外ろ過装置90、および貯留タンク100は、ステンレスや樹脂等からなる配管H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8、H9により直列に接続される。また、配管H6、配管H8、配管H9には、これらの配管から分岐するブロー配管B1、B2、B3が、それぞれ配される。詳しくは、後述するが、ブロー配管B1、B2、B3は、各装置や配管の熱殺菌を行なう際に、熱殺菌に使用した熱水をブローして廃棄するために設けられる。ブロー配管B1、B2、B3には、図示しないバルブが設けられ、このバルブを開くことでブロー配管B1、B2、B3から、熱水をブローすることができる。また、貯留タンク100から医薬品精製水を供給するポンプP2が設けられる。 The raw water tank 10, the heating device 20, the activated carbon tower 30, the safety filter 40, the RO device 50, the degassing device 60, the heater 70, the ion exchange device 80, the ultrafiltration device 90, and the storage tank 100 are made of stainless steel or resin. etc. are connected in series by pipes H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7, H8, H9. Further, blow pipes B1, B2, and B3 branching from these pipes are arranged in the pipe H6, the pipe H8, and the pipe H9, respectively. Although details will be described later, the blow pipes B1, B2, and B3 are provided for blowing and discarding the hot water used for heat sterilization when heat sterilizing each device and pipes. The blow pipes B1, B2, and B3 are provided with valves (not shown), and by opening the valves, hot water can be blown from the blow pipes B1, B2, and B3. A pump P2 for supplying pharmaceutical purified water from the storage tank 100 is also provided.

原水として水道水を用いる場合、水道水は、所定の水圧を既に有しており、この水圧を利用して、原水は、まず原水タンク10に入る。また、原水が、所定の水圧を有しない場合は、別途ポンプ等を用意して、原水を原水タンク10に入れる。 When tap water is used as raw water, the tap water already has a predetermined water pressure, and using this water pressure, the raw water first enters the raw water tank 10 . Also, if the raw water does not have a predetermined water pressure, a separate pump or the like is prepared to put the raw water into the raw water tank 10 .

原水タンク10は、原水を一時的に貯留する。そしてポンプP1を駆動することで原水タンク10から後段の装置に原水を送出する。 The raw water tank 10 temporarily stores raw water. By driving the pump P1, the raw water is delivered from the raw water tank 10 to the subsequent device.

加温装置20は、原水の加熱を行なう第2の加熱手段の一例であり、例えば、熱交換器を備える装置である。そして熱交換器に、例えば、蒸気を供給することで、原水との間で熱交換を行ない、原水を加温する。原水の温度は、例えば、10℃である。加温装置20では、通常の運転時においては、原水を例えば、25℃まで加温して、後述するRO装置50の逆浸透膜(RO膜)などの性能を向上させる。 The heating device 20 is an example of second heating means for heating the raw water, and is, for example, a device provided with a heat exchanger. By supplying steam, for example, to the heat exchanger, heat is exchanged with the raw water to heat the raw water. The temperature of raw water is, for example, 10°C. During normal operation, the heating device 20 heats the raw water to, for example, 25° C. to improve the performance of the reverse osmosis membrane (RO membrane) of the RO device 50, which will be described later.

また、加温装置20を使用することで、これより後段の装置や配管の熱殺菌を行なうことができる。この際、加温装置20は、原水を例えば、85℃に加温し熱水として供給する。これにより、装置や配管を熱殺菌する。なお、原水タンク10内の原水には、遊離塩素が原水タンク10では除去されず残存するため、原水タンク10の殺菌の必要はない。対して、詳しくは後述するが、活性炭塔30では遊離塩素が除去されるため、加温装置20の後段の装置や配管は、定期的に殺菌する必要が生じる。 Further, by using the heating device 20, it is possible to thermally sterilize the devices and pipes in the latter stage. At this time, the heating device 20 heats the raw water to, for example, 85° C. and supplies it as hot water. This heat sterilizes the equipment and piping. Since free chlorine remains in the raw water in the raw water tank 10 without being removed in the raw water tank 10, the raw water tank 10 does not need to be sterilized. On the other hand, although the details will be described later, since free chlorine is removed in the activated carbon tower 30, it is necessary to periodically sterilize the devices and pipes downstream of the heating device 20. FIG.

活性炭塔30は、活性炭処理手段の一例であり、内部に活性炭を充填する装置である。本実施の形態では、活性炭塔30は、加温装置20とRO装置50の間に配される。そして、原水を活性炭に通水することで、原水に含まれる不純物として遊離塩素等を除去する。活性炭塔30で使用する活性炭は、特に限定されるものではない。例えば、活性炭には、活性炭を製造するための原料により、石炭系活性炭とヤシガラ活性炭に大別されるが、何れも使用することができる。ただし、溶出するおそれが、より少ないという点で活性炭に含まれる不純物はできるだけ少ない方が好ましい。 The activated carbon tower 30 is an example of activated carbon treatment means, and is a device filled with activated carbon. In this embodiment, the activated carbon tower 30 is arranged between the heating device 20 and the RO device 50 . By passing the raw water through the activated carbon, impurities such as free chlorine contained in the raw water are removed. The activated carbon used in the activated carbon tower 30 is not particularly limited. For example, activated carbon is roughly classified into coal-based activated carbon and coconut shell activated carbon depending on the raw material for producing activated carbon, and both can be used. However, it is preferable that the amount of impurities contained in the activated carbon is as small as possible in order to reduce the possibility of elution.

なお、原水に含まれる遊離塩素を除去する機能を有する装置であれば、活性炭塔30ではなく他の装置であってもよい。例えば、亜硫酸ソーダを使用して原水中の遊離塩素を還元する装置や、紫外線の照射で遊離塩素を分解する装置であってもよい。 Note that any device other than the activated carbon tower 30 may be used as long as it has a function of removing free chlorine contained in raw water. For example, it may be a device that reduces free chlorine in raw water using sodium sulfite or a device that decomposes free chlorine by irradiation with ultraviolet rays.

保安フィルタ40は、微粒子等の固形分を除去する。本実施の形態の場合、活性炭塔30で活性炭の微粒子が生じる場合がある。そして、活性炭の微粒子は、そのまま後段のRO装置50に通水したときに、逆浸透膜を閉塞させることがあるため、保安フィルタ40で予め活性炭の微粒子を除去する。 The safety filter 40 removes solids such as fine particles. In the case of this embodiment, fine particles of activated carbon may be generated in the activated carbon tower 30 . Since fine particles of activated carbon may clog the reverse osmosis membrane when water is passed through the RO device 50 in the subsequent stage, the fine particles of activated carbon are removed in advance by the safety filter 40 .

RO装置50は、ろ過脱塩手段の一例であり、逆浸透膜(RO膜)を備える装置である。RO装置50は、原水を逆浸透膜に通水することで、原水中に含まれる不純物をろ過し、原水の精製を行ない、透過水を得る。また、逆浸透膜により、イオン交換装置80で脱塩を行なう前の粗脱塩を行なう。
逆浸透膜は、概ね1nm~2nmの大きさの孔が多数形成された膜であり、水は透過するが、イオンは透過しない性質を有する。そのため原水から不純物である塩類やイオンを除去し、精製を行なうことができる。逆浸透膜としては、例えば、ポリアミド膜が例示される。
The RO device 50 is an example of filtering and desalting means, and is a device provided with a reverse osmosis membrane (RO membrane). The RO device 50 passes raw water through a reverse osmosis membrane to filter impurities contained in the raw water, purify the raw water, and obtain permeated water. In addition, the reverse osmosis membrane performs rough desalting before desalting in the ion exchange device 80 .
A reverse osmosis membrane is a membrane in which a large number of pores with a size of approximately 1 nm to 2 nm are formed, and has the property of permeating water but not ions. Therefore, impurities such as salts and ions can be removed from raw water for purification. Examples of reverse osmosis membranes include polyamide membranes.

脱気装置60は、水中に含まれる二酸化炭素等の気体成分を除去するために設けられる。脱気装置60の内部は、ほぼ真空である減圧状態とされている。そのためここに透過水を流通させることで、透過水中に溶解した二酸化炭素を脱気させ、透過水から分離することができる。 A degassing device 60 is provided to remove gaseous components such as carbon dioxide contained in water. The inside of the degassing device 60 is in a reduced pressure state, which is almost a vacuum. Therefore, by circulating the permeated water, the carbon dioxide dissolved in the permeated water can be degassed and separated from the permeated water.

加熱器70は、第1の加熱手段の一例であり、イオン交換樹脂を再生するときに透過水を加熱し、熱水とする。加熱器70は、例えば、熱交換器を備える装置である。そして、熱交換器に、例えば、蒸気を供給することで、透過水との間で熱交換を行ない、透過水を加熱する。
また、加熱器70を使用することで、これより後段の装置や配管の熱殺菌を行なうことができる。この際は、加熱器70は、透過水を例えば、85℃に加温し熱水として供給する。これにより、装置や配管を熱殺菌することができる。
The heater 70 is an example of a first heating means, and heats the permeated water when regenerating the ion exchange resin to obtain hot water. The heater 70 is, for example, a device that includes a heat exchanger. Then, by supplying, for example, steam to the heat exchanger, heat is exchanged with the permeated water to heat the permeated water.
Further, by using the heater 70, it is possible to thermally sterilize the devices and pipes in the latter stage. At this time, the heater 70 heats the permeated water to, for example, 85° C. and supplies it as hot water. As a result, equipment and piping can be heat sterilized.

イオン交換装置80は、内部にイオン交換樹脂が充填される。イオン交換装置80は、脱塩手段の一例であり、医薬品精製水を製造するときに、イオン交換樹脂に透過水を通水し脱塩を行なう。この場合、RO装置50から排出されイオン交換装置80で処理する透過水の導電率は、50μS/cm以下である。本実施の形態では、熱再生が可能なイオン交換樹脂を用いて、従来行なっていた海水のような数千ppmの原水を処理し、一部の塩類を脱塩するのではなく、このような塩類の濃度が小さい透過水を対象にして脱塩を行なう。 The ion exchange device 80 is filled with an ion exchange resin. The ion exchange device 80 is an example of desalting means, and performs desalting by passing permeated water through an ion exchange resin when manufacturing purified water for pharmaceuticals. In this case, the conductivity of the permeated water discharged from the RO device 50 and treated by the ion exchange device 80 is 50 μS/cm or less. In the present embodiment, an ion-exchange resin that can be thermally regenerated is used to treat several thousand ppm of raw water such as seawater, which has been conventionally performed, and desalting some salts. Desalination is performed on permeated water with a low concentration of salts.

イオン交換樹脂を再生する再生手段が、脱塩手段と同時に設けてもよい。具体的に、イオン交換装置80は、再生手段の一例であり、イオン交換樹脂を再生するときに、イオン交換樹脂に熱水を通水する。つまり、本実施の形態のイオン交換装置80は、医薬品精製水を製造するときに行なう脱塩処理、およびイオン交換樹脂を再生する際に行なう再生処理の双方の処理を、1つの充填槽で行なう。そのため、イオン交換樹脂を槽内から排出後、薬剤を使用してイオン交換樹脂を再生する場合に比較して、イオン交換樹脂の出し入れの作業の必要がない。よって、イオン交換樹脂の再生の処理を、より簡単に行なうことができる。ここで、1つの充填槽で脱塩と再生とを行なう場合には、イオン交換装置80は、熱水再生の脱塩ポリシャーとも呼ばれる。なお、脱塩と再生とを別々の槽で行なう場合は、イオン交換樹脂を再生する再生手段を、脱塩手段であるイオン交換装置80の直後に設けてもよい。
また、イオン交換樹脂を再生する方法として、熱水を脱塩ポリシャーに通水する方向は、下向流及び上向流のどちらでも良いが、上向流の方が好ましい。また、再生手段として、上向流で再生を行なう槽を脱塩手段の直後に設けてもよい。
Regeneration means for regenerating the ion exchange resin may be provided at the same time as the desalting means. Specifically, the ion exchange device 80 is an example of regenerating means, and when regenerating the ion exchange resin, hot water is passed through the ion exchange resin. In other words, the ion exchange apparatus 80 of the present embodiment performs both the desalination process performed when producing pharmaceutical purified water and the regeneration process performed when regenerating the ion exchange resin in one packed tank. . Therefore, compared with the case where the ion-exchange resin is regenerated using chemicals after the ion-exchange resin is discharged from the tank, there is no need to take in and out the ion-exchange resin. Therefore, the process of regenerating the ion exchange resin can be performed more easily. Here, when desalting and regeneration are performed in one packed tank, the ion exchange device 80 is also called a desalting polisher for hot water regeneration. When desalting and regeneration are performed in separate tanks, regeneration means for regenerating the ion exchange resin may be provided immediately after the ion exchange device 80, which is the desalination means.
As a method for regenerating the ion-exchange resin, the direction of hot water flowing through the desalting polisher may be either downward flow or upward flow, but upward flow is preferred. Further, as the regeneration means, a tank for performing regeneration in an upward flow may be provided immediately after the desalination means.

限外ろ過装置90は、純水に含まれる微細な固形物を除去するために設けられる。このために、限外ろ過装置90内部には、限外濾過膜(UF膜)が備えられている。限外濾過膜は、例えば、大きさが2nm~200nmの孔を多数設けたポリアミドやポリスルホンからなる膜であり、この膜を通過させることで、微粒子等の固形物を除去することができる。 The ultrafiltration device 90 is provided to remove fine solids contained in pure water. For this purpose, an ultrafiltration membrane (UF membrane) is provided inside the ultrafiltration device 90 . The ultrafiltration membrane is, for example, a membrane made of polyamide or polysulfone and provided with a large number of pores having a size of 2 nm to 200 nm. By passing through this membrane, solid matter such as fine particles can be removed.

貯留タンク100は、限外ろ過装置90を透過して医薬品精製水となった水を貯留する。そして、医薬品精製水は、ポンプP2を駆動することで、貯留タンク100からユースポイントに送られる。 The storage tank 100 stores water that has passed through the ultrafiltration device 90 and has become pharmaceutical purified water. Then, the pharmaceutical purified water is sent from the storage tank 100 to the point of use by driving the pump P2.

<イオン交換装置80の説明>
次に、イオン交換装置80について、さらに詳細に説明を行なう。
本実施の形態では、イオン交換装置80に充填されたイオン交換樹脂を再生するときに、イオン交換樹脂に熱水を通水することで行なう。即ち、イオン交換樹脂を再生するときに、塩酸や水酸化ナトリウムなどの薬剤を使用しない。これにより、純水として、例えば、医薬品精製水を製造する際に、再生後のイオン交換樹脂に残留した薬剤が、製品に混入することを防止できる。
<Description of ion exchange device 80>
Next, the ion exchange device 80 will be described in more detail.
In this embodiment, the ion exchange resin filled in the ion exchange device 80 is regenerated by passing hot water through the ion exchange resin. That is, no chemical such as hydrochloric acid or sodium hydroxide is used when regenerating the ion exchange resin. As a result, when producing pure water such as pharmaceutical purified water, it is possible to prevent chemicals remaining in the ion-exchange resin after regeneration from being mixed into the product.

イオン交換樹脂に熱水を通水した場合、以下に説明する熱再生(水の解離)現象が生じることで、再生を行なうことができる。この再生方法は、水の低温および高温の際における水素イオン(H)と、水酸化イオン(OH)の解離定数の差を利用する。つまり、水は、以下に示すように解離する。

O ←→ H + OH

このとき、解離定数Kwは、例えば、低温である25℃のときは、Kw=1.023×10-14である。一方、例えば、高温である75℃のときは、Kw=19.95×10-14である。つまり、温度が高いほど、平衡は、右辺側に偏るため、HやOHの生成量が、より多くなる。
When hot water is passed through the ion-exchange resin, the following thermal regeneration (dissociation of water) phenomenon occurs, whereby regeneration can be performed. This regeneration method takes advantage of the difference in the dissociation constants of hydrogen ions (H + ) and hydroxide ions (OH ) at low and high temperatures of water. That is, water dissociates as shown below.

H 2 O ←→ H + + OH

At this time, the dissociation constant Kw is Kw=1.023×10 −14 at a low temperature of 25° C., for example. On the other hand, for example, at a high temperature of 75° C., Kw=19.95×10 −14 . In other words, the higher the temperature, the more the amount of H + and OH produced because the equilibrium shifts toward the right side.

この現象をイオン交換樹脂に適用した場合、低温の水を通水することで、イオン交換樹脂に塩類を吸着させる。そして、高温状態では、解離したHやOHが増加するため、これらがイオン交換樹脂に対し、再生剤として働く。そのため高温の水(熱水)を通水することで、塩類を脱離させ、イオン交換樹脂の再生を行なうことができる。 When this phenomenon is applied to an ion exchange resin, the salts are adsorbed to the ion exchange resin by passing low-temperature water through the resin. At high temperatures, the dissociated H + and OH increase, so they act as regenerants for the ion exchange resin. Therefore, by passing high-temperature water (hot water), the salts can be desorbed and the ion exchange resin can be regenerated.

ここで、使用する熱水としては、イオン交換装置80に通水する際の出口温度で、50℃以上であることが好ましい。50℃未満であると、熱再生現象が生じにくく、イオン交換樹脂の再生が困難になる。また、イオン交換樹脂の再生のみならず、イオン交換装置80内部を熱殺菌する処理も併せて行なうという観点からは、熱水は、60℃以上であることが好ましい。60℃未満であると、熱殺菌を行なうことが困難になる。さらに、イオン交換樹脂の再生および熱殺菌については、温度が高い方が、効果が向上する。ただし、100℃に近くなると、水が気体となり、気泡が生じることで、イオン交換樹脂が過度に撹拌され、イオン交換樹脂の再生が困難になる。また、イオン交換樹脂の熱耐性の観点からは、温度は低い方が好ましく、具体的には、90℃以下であることが好ましい。即ち、90℃を超えると、イオン交換樹脂が溶出しやすくなる。以上のことから、熱水は、出口温度で、50℃以上100℃未満であることが好ましく、60℃以上90℃以下であることがさらに好ましく、80℃近辺(例えば、80℃±5°の温度範囲)であることが特に好ましい。なお、熱水は、イオン交換装置80に通水する際に冷却されるため、熱水の出口温度を80℃としたとき、入口温度は、例えば、85℃となる。 Here, the hot water to be used preferably has an outlet temperature of 50° C. or higher when the water is passed through the ion exchange device 80 . When the temperature is less than 50°C, the thermal regeneration phenomenon hardly occurs, making it difficult to regenerate the ion exchange resin. Moreover, from the viewpoint of not only regenerating the ion exchange resin but also heat sterilizing the inside of the ion exchange device 80, the temperature of the hot water is preferably 60° C. or higher. If the temperature is less than 60°C, heat sterilization becomes difficult. Furthermore, with respect to the regeneration and heat sterilization of the ion exchange resin, the higher the temperature, the better the effect. However, when the temperature approaches 100° C., the water turns into gas and air bubbles are generated, which causes excessive agitation of the ion exchange resin and makes regeneration of the ion exchange resin difficult. Also, from the viewpoint of the heat resistance of the ion exchange resin, the temperature is preferably low, and specifically, it is preferably 90° C. or less. That is, when the temperature exceeds 90°C, the ion exchange resin tends to be eluted. From the above, the hot water preferably has an outlet temperature of 50 ° C. or higher and lower than 100 ° C., more preferably 60 ° C. or higher and 90 ° C. or lower, around 80 ° C. (e.g., 80 ° C. ± 5 ° temperature range) is particularly preferred. Since the hot water is cooled when it is passed through the ion exchange device 80, when the outlet temperature of the hot water is 80°C, the inlet temperature is 85°C, for example.

本実施の形態のイオン交換装置80は、混床式のイオン交換塔である。つまり、内部に充填されるイオン交換樹脂は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを混合した状態となっている。イオン交換樹脂は、粒子状とすることが好ましく、例えば、円柱形状または球状等に成型されたペレットとすることができる。また、イオン交換樹脂を架橋度または多孔度で分類した場合には、ゲル型、ポーラス型、ハイポーラス型等が挙げられるが、いずれも使用可能である。 The ion exchange apparatus 80 of the present embodiment is a mixed-bed ion exchange tower. That is, the ion-exchange resin filled inside is in a state of being a mixture of the cation-exchange resin and the anion-exchange resin. The ion-exchange resin is preferably in the form of particles, and can be, for example, pellets molded into a cylindrical shape, a spherical shape, or the like. Further, when the ion exchange resin is classified by degree of cross-linking or porosity, gel type, porous type, high porous type, etc. can be mentioned, and any of them can be used.

また、本実施の形態のイオン交換樹脂は、カチオン交換樹脂が強酸性の交換基を有するか、およびアニオン交換樹脂が強塩基性の交換基を有するか、の少なくとも一方であることが好ましい。つまり、カチオン交換樹脂の交換基+アニオン交換樹脂の交換基として、強酸性+強塩基性、強酸性+弱塩基性、弱酸性+強塩基性の組み合わせの何れかであることが好ましい。このとき、弱酸性+弱塩基性の組み合わせは、入らない。弱酸性+弱塩基性の組み合わせであると、透過水から中性塩を除去しにくく、他の組み合わせに対して、脱塩性が、より低くなりやすい。中性塩としては、例えば、NaCl、CaCl、NaSO等が挙げられる。従来は、熱再生が可能なイオン交換樹脂は、カチオン交換樹脂の交換基+アニオン交換樹脂の交換基として、弱酸性+弱塩基性の組み合わせであった。一方、本実施の形態では、強酸性+強塩基性、強酸性+弱塩基性、弱酸性+強塩基性の組み合わせの方が好ましい点で異なる。 The ion exchange resin of the present embodiment preferably has at least one of a cation exchange resin having a strongly acidic exchange group and an anion exchange resin having a strongly basic exchange group. That is, it is preferable that the exchange group of the cation exchange resin + the exchange group of the anion exchange resin be any combination of strong acidity + strong basicity, strong acidity + weak basicity, or weak acidity + strong basicity. At this time, the combination of weakly acidic + weakly basic is not included. A weakly acidic + weakly basic combination makes it difficult to remove neutral salts from the permeated water, and the desalting property tends to be lower than other combinations. Examples of neutral salts include NaCl, CaCl 2 , Na 2 SO 4 and the like. Conventionally, heat-regenerative ion exchange resins have been a combination of weakly acidic + weakly basic as exchange groups for cation exchange resins + exchange groups for anion exchange resins. On the other hand, the present embodiment differs in that the combination of strong acidity + strong basicity, strong acidity + weak basicity, and weak acidity + strong basicity is more preferable.

強酸性の交換基としては、スルホン酸基(-SOH)が挙げられる。また、弱酸性の交換基としては、カルボキシル基(-COOH)が挙げられる。
そして、強塩基性の交換基としては、四級アンモニウム基であるトリメチルアンモニウム基をやジメチルエタノールアンモニウム基が挙げられる。さらに、弱塩基性の交換基としては、一級~三級アミノ基が挙げられる。
Strongly acidic exchange groups include sulfonic acid groups (--SO 3 H). A carboxyl group (--COOH) may be mentioned as the weakly acidic exchange group.
Examples of the strongly basic exchange group include a trimethylammonium group, which is a quaternary ammonium group, and a dimethylethanolammonium group. Furthermore, weakly basic exchange groups include primary to tertiary amino groups.

また、カチオン交換樹脂の交換基+アニオン交換樹脂の交換基として、強酸性+弱塩基性の組み合わせの場合、強酸性の交換基の交換容量は、弱塩基性の交換基の交換容量よりも小さいことが好ましい。これは、強酸性の交換基の交換容量および弱塩基性の交換基の交換容量の当量比が、強酸性の交換基の交換容量:弱塩基性の交換基の交換容量=1:x(x>1)であると言い換えることもできる。 In the case of a combination of strong acidity and weak basicity as the exchange group of the cation exchange resin + the exchange group of the anion exchange resin, the exchange capacity of the strongly acidic exchange group is smaller than the exchange capacity of the weakly basic exchange group. is preferred. This is because the equivalent ratio of the exchange capacity of the strongly acidic exchange group and the exchange capacity of the weakly basic exchange group is such that the exchange capacity of the strongly acidic exchange group: the exchange capacity of the weakly basic exchange group = 1: x (x >1).

この場合、イオン交換樹脂の再生の際に、強酸性の交換基に吸着したカチオン成分よりも、弱塩基性の交換基に吸着したアニオン成分の方が脱離しやすい。この場合、カチオンは、例えば、Na+(ナトリウムイオン)であり、アニオンは、例えば、Cl(塩素イオン)である。このとき、Clは、水中で、H(水素イオン)と共に、HCl(塩酸)となり、これが強酸性の交換基に吸着したカチオン成分を脱離させる。従って、強酸性の交換基の交換容量を、弱塩基性の交換基の交換容量よりも小さくすることで、この現象の促進を図っている。その結果、イオン交換樹脂の再生効率が向上する。 In this case, when the ion exchange resin is regenerated, the anion component adsorbed to the weakly basic exchange group is more likely to be desorbed than the cation component adsorbed to the strongly acidic exchange group. In this case, the cation is, for example, Na+ (sodium ion) and the anion is, for example, Cl (chloride ion). At this time, Cl becomes HCl (hydrochloric acid) together with H + (hydrogen ion) in water, and this desorbs the cationic component adsorbed on the strongly acidic exchange group. Therefore, this phenomenon is promoted by making the exchange capacity of the strongly acidic exchange group smaller than the exchange capacity of the weakly basic exchange group. As a result, the regeneration efficiency of the ion exchange resin is improved.

対して、カチオン交換樹脂の交換基+アニオン交換樹脂の交換基として、弱酸性+強塩基性の組み合わせの場合、弱酸性の交換基の交換容量は、強塩基性の交換基の交換容量よりも大きいことが好ましい。これは、弱酸性の交換基の交換容量および強塩基性の交換基の交換容量の当量比が、弱酸性の交換基の交換容量:強塩基性の交換基の交換容量=1:y(y<1)であると言い換えることもできる。 On the other hand, when the exchange group of the cation exchange resin + the exchange group of the anion exchange resin is a combination of weak acidity and strong basicity, the exchange capacity of the weakly acidic exchange group is higher than that of the strongly basic exchange group. Large is preferred. This is because the equivalent ratio of the exchange capacity of the weakly acidic exchange group and the exchange capacity of the strongly basic exchange group is such that the exchange capacity of the weakly acidic exchange group: the exchange capacity of the strongly basic exchange group = 1: y (y <1) can also be said.

この場合、イオン交換樹脂の再生の際に、強塩基性の交換基に吸着したアニオン成分よりも、弱酸性の交換基に吸着したカチオン成分の方が脱離しやすい。この場合、例えば、カチオンが、Naだったときは、水中で、OH(水酸化イオン)と共に、NaOH(水酸化ナトリウム)となり、これが強塩基性の交換基に吸着したアニオン成分を脱離させる。そのため、弱酸性の交換基の交換容量を、強塩基性の交換基の交換容量よりも大きくすることで、この現象の促進を図り、イオン交換樹脂の再生効率を向上させる。 In this case, when the ion exchange resin is regenerated, the cationic component adsorbed to the weakly acidic exchange group is more likely to be desorbed than the anionic component adsorbed to the strongly basic exchange group. In this case, for example, when the cation is Na + , it becomes NaOH (sodium hydroxide) together with OH (hydroxide ion) in water, and this desorbs the anion component adsorbed on the strongly basic exchange group. Let Therefore, by making the exchange capacity of the weakly acidic exchange group larger than the exchange capacity of the strongly basic exchange group, this phenomenon is promoted and the regeneration efficiency of the ion exchange resin is improved.

<精製水製造ユニット1の動作の説明>
次に、精製水製造ユニット1の動作について説明を行なう。なお、以下に説明する精製水製造ユニット1の動作は、医薬品精製水等の純水を製造する純水製造方法であると捉えることもできる。
<Explanation of operation of purified water production unit 1>
Next, the operation of the purified water production unit 1 will be explained. The operation of the purified water production unit 1 described below can also be regarded as a pure water producing method for producing pure water such as pharmaceutical purified water.

図2は、医薬品精製水を製造するときの精製水製造ユニット1の動作について説明したフローチャートである。
まず、原水を原水タンク10に導入し、原水タンク10で一時的に貯留する(ステップ101:原水貯留工程)。
FIG. 2 is a flow chart explaining the operation of the purified water production unit 1 when producing pharmaceutical purified water.
First, raw water is introduced into the raw water tank 10 and temporarily stored in the raw water tank 10 (step 101: raw water storage step).

そして、ポンプP1を使用し、原水を後段の装置に送出する。この場合、まず加温装置20により、原水の加温を行ない、後段のRO装置50等で水処理するのに適した温度にする(ステップ102:加温工程)。この温度は、例えば、25℃である。
次に、活性炭塔30で、活性炭により原水中の不純物として遊離塩素等を除去する(ステップ103:活性炭処理工程)。さらに、原水中の微粒子等の固形分を保安フィルタ40で取り除く(ステップ104:微粒子除去工程)。
Then, the pump P1 is used to send the raw water to the subsequent device. In this case, the raw water is first heated by the heating device 20 to a temperature suitable for water treatment by the subsequent RO device 50 or the like (step 102: heating step). This temperature is, for example, 25°C.
Next, in the activated carbon tower 30, impurities such as free chlorine in the raw water are removed by activated carbon (step 103: activated carbon treatment step). Furthermore, solids such as fine particles in the raw water are removed by the safety filter 40 (step 104: fine particle removal step).

そして、RO装置50で、原水を逆浸透膜に通水することにより透過水を得る(ステップ105:ろ過脱塩工程)。
さらに、脱気装置60により、二酸化炭素の脱気を行ない(ステップ106:脱気工程)、イオン交換装置80を使用して、イオン交換樹脂に透過水を通水し脱塩を行なう(ステップ107:脱塩工程)。なお、純水を製造する際には、加熱器70は使用せず、透過水は、加熱されずに加熱器70を通過する。
そして、限外ろ過装置90で固形分を除去し(ステップ108:固形分除去工程)、貯留タンク100に製造された医薬品精製水を貯留する(ステップ109:精製水貯留工程)。
以上の工程により、医薬品精製水の製造ができる。
Then, the raw water is passed through the reverse osmosis membrane in the RO device 50 to obtain permeated water (step 105: filtration and desalination step).
Further, carbon dioxide is deaerated by the deaerator 60 (step 106: deaeration step), and the ion exchange device 80 is used to demineralize the permeated water by passing it through the ion exchange resin (step 107). : desalting process). Note that the heater 70 is not used when pure water is produced, and the permeated water passes through the heater 70 without being heated.
Then, solid content is removed by the ultrafiltration device 90 (step 108: solid content removal step), and the manufactured pharmaceutical purified water is stored in the storage tank 100 (step 109: purified water storage step).
Purified water for pharmaceuticals can be produced by the above steps.

図3は、イオン交換樹脂を再生するときの精製水製造ユニット1の動作について説明したフローチャートである。
イオン交換樹脂の再生を行なうか否かを決める指標としては、導電率を用いるのが一般的である。即ち、純水の製造時のイオン交換装置80の出口水の導電率に対し、基準を設け、この基準に達したときに、イオン交換樹脂の再生を行なう。この導電率は、純水に求める品質により異なるが、例えば、1.0μS/cmである。
FIG. 3 is a flow chart explaining the operation of the purified water production unit 1 when regenerating the ion exchange resin.
Conductivity is generally used as an index for determining whether or not to regenerate the ion exchange resin. That is, a standard is set for the conductivity of the outlet water of the ion exchange device 80 when pure water is produced, and when the standard is reached, the ion exchange resin is regenerated. This conductivity varies depending on the quality required for pure water, but is, for example, 1.0 μS/cm.

図示するステップ201~ステップ206は、図2のステップ101~ステップ106と同様であるので説明を省略する。
ステップ207以降は、加熱器70により、透過水を加熱し、熱水とする(ステップ207:加熱工程)。熱水の温度は、例えば、85℃である。
次に、イオン交換装置80内のイオン交換樹脂に熱水を通水し、イオン交換樹脂を再生する(ステップ208:再生工程)。
そして、イオン交換樹脂に通水後の熱水は、ブロー配管B2から排出される(ステップ209:再生ブロー工程)。
以上の工程により、イオン交換装置80内のイオン交換樹脂の再生ができる。
Steps 201 to 206 shown in the figure are the same as steps 101 to 106 in FIG. 2, so description thereof will be omitted.
After step 207, the heater 70 heats the permeated water to obtain hot water (step 207: heating step). The temperature of hot water is, for example, 85°C.
Next, hot water is passed through the ion exchange resin in the ion exchange device 80 to regenerate the ion exchange resin (step 208: regenerating step).
The hot water after passing through the ion exchange resin is discharged from the blow pipe B2 (step 209: regeneration blow step).
Through the steps described above, the ion exchange resin in the ion exchange device 80 can be regenerated.

次に、熱殺菌を行なう工程について説明を行なう。純水として医薬品精製水を製造する場合、装置内の細菌の増殖を抑制するため、定期的に装置内や配管の熱殺菌を行なう必要がある。
熱殺菌は、活性炭塔30から脱気装置60までの前段側の装置を熱殺菌する場合と、イオン交換装置80から限外ろ過装置90までの後段側の装置を熱殺菌する場合の2通りがある。
Next, the process of heat sterilization will be described. When pharmaceutical purified water is produced as pure water, it is necessary to periodically heat-sterilize the inside of the device and the pipes in order to suppress the growth of bacteria in the device.
There are two types of thermal sterilization: one is to thermally sterilize the front-stage equipment from the activated carbon tower 30 to the degassing device 60, and the other is to thermally sterilize the rear-stage equipment from the ion exchange device 80 to the ultrafiltration device 90. be.

図4は、活性炭塔30から脱気装置60までの装置を熱殺菌するときの精製水製造ユニット1の動作について説明したフローチャートである。
図示するステップ301は、図2のステップ101と同様である。
ステップ302以降は、加温装置20により、原水を加熱し、熱水とする(ステップ302:原水加熱工程)。熱水の温度は、例えば、85℃である。
次に、活性炭塔30に熱水を通水し、活性炭塔30内を熱殺菌する(ステップ303:活性炭塔殺菌工程)。
FIG. 4 is a flow chart explaining the operation of the purified water production unit 1 when the devices from the activated carbon tower 30 to the deaerator 60 are thermally sterilized.
The illustrated step 301 is similar to step 101 of FIG.
After step 302, the heating device 20 heats the raw water to make hot water (step 302: raw water heating step). The temperature of hot water is, for example, 85°C.
Next, hot water is passed through the activated carbon tower 30 to thermally sterilize the inside of the activated carbon tower 30 (step 303: activated carbon tower sterilization step).

さらに、保安フィルタ40に熱水を通水し、保安フィルタ40内を熱殺菌する(ステップ304:保安フィルタ殺菌工程)。
そして、RO装置50に熱水を通水し、RO装置50内を熱殺菌し(ステップ305:RO装置殺菌工程)、さらに、脱気装置60に熱水を通水し、脱気装置60内を熱殺菌する(ステップ306:脱気装置殺菌工程)。
脱気装置60に通水後の熱水は、ブロー配管B1から排出される(ステップ307:前段殺菌ブロー工程)。
以上の工程により、活性炭塔30から脱気装置60までの前段側の装置を熱殺菌することができる。
Further, hot water is passed through the safety filter 40 to thermally sterilize the inside of the safety filter 40 (step 304: safety filter sterilization step).
Then, hot water is passed through the RO device 50 to thermally sterilize the inside of the RO device 50 (step 305: RO device sterilization step). is heat sterilized (step 306: deaerator sterilization step).
The hot water that has passed through the deaerator 60 is discharged from the blow pipe B1 (step 307: pre-stage sterilization blow step).
Through the steps described above, the devices on the upstream side from the activated carbon tower 30 to the degassing device 60 can be thermally sterilized.

図5は、イオン交換装置80から限外ろ過装置90までの装置を熱殺菌するときの精製水製造ユニット1の動作について説明したフローチャートである。
図示するステップ401~ステップ407は、図3のステップ201~ステップ207と同様である。
ステップ408以降は、イオン交換装置80に熱水を通水し、イオン交換装置80内を熱殺菌する(ステップ408:イオン交換装置殺菌工程)。
次に、限外ろ過装置90に熱水を通水し、限外ろ過装置90内を熱殺菌する(ステップ409:限外ろ過装置殺菌工程)。
そして、限外ろ過装置90に通水後の熱水は、ブロー配管B3から排出される(ステップ410:後段殺菌ブロー工程)。
以上の工程により、イオン交換装置80から限外ろ過装置90までの後段側の装置を熱殺菌することができる。
FIG. 5 is a flow chart explaining the operation of the purified water production unit 1 when the devices from the ion exchange device 80 to the ultrafiltration device 90 are thermally sterilized.
The illustrated steps 401-407 are similar to steps 201-207 of FIG.
After step 408, hot water is passed through the ion exchange device 80 to thermally sterilize the inside of the ion exchange device 80 (step 408: ion exchange device sterilization step).
Next, hot water is passed through the ultrafilter 90 to thermally sterilize the inside of the ultrafilter 90 (step 409: ultrafilter sterilization step).
After passing through the ultrafiltration device 90, the hot water is discharged from the blow pipe B3 (step 410: post-sterilization blow step).
Through the steps described above, the downstream devices from the ion exchange device 80 to the ultrafiltration device 90 can be thermally sterilized.

以上説明した精製水製造ユニット1によれば、純水を製造する際には、イオン交換装置80内のイオン交換樹脂に通水を行なう。そのためEDIを使用する場合に比較して、複雑な構造を有さず、設備導入やメンテナンスを行なう際の費用が低廉である。さらに、EDIに比較して、電力消費量が非常に少ない。その結果、純水を製造する際の費用が低廉となりやすい純水製造装置を提供することができる。 According to the purified water production unit 1 described above, water is passed through the ion exchange resin in the ion exchange device 80 when producing pure water. Therefore, compared with the case of using EDI, it does not have a complicated structure, and the cost for introducing equipment and performing maintenance is low. Moreover, compared to EDI, the power consumption is very low. As a result, it is possible to provide a pure water production apparatus that tends to reduce the cost of producing pure water.

また、イオン交換樹脂の再生を行なう際に、イオン交換装置80に熱水を通水すればよい。そのため、薬剤を使用してイオン交換樹脂の再生を行なう場合に比較して、再生に要する費用を低減することができる。さらに、再生に使用する薬剤の混入を防止できるため、純水として、特に医薬品精製水の製造を行なう場合に、本実施の形態の精製水製造ユニット1は有効である。さらに、従来は、医薬品精製水の製造を行なう場合は、薬剤を使用することが困難なため、再生を行なわず、イオン交換樹脂を廃棄するのが、一般的であった。本実施の形態の精製水製造ユニット1によれば、イオン交換樹脂を熱水により再生できるため、医薬品精製水を製造する際の費用が、さらに低廉となりやすい。 Also, when the ion exchange resin is regenerated, hot water may be passed through the ion exchange device 80 . Therefore, compared with the case where the ion exchange resin is regenerated using chemicals, the cost required for regeneration can be reduced. Furthermore, since it is possible to prevent contamination of chemicals used for regeneration, the purified water producing unit 1 of the present embodiment is effective when producing pure water, especially pharmaceutical purified water. Furthermore, conventionally, when manufacturing purified water for pharmaceuticals, it is difficult to use chemicals, so it has been common practice to dispose of the ion-exchange resin without regenerating it. According to the purified water producing unit 1 of the present embodiment, the ion exchange resin can be regenerated with hot water, so the cost for producing pharmaceutical purified water tends to be lower.

なお、以上説明した精製水製造ユニット1では、純水として医薬品精製水を製造する場合について説明したが、医薬品精製水以外の用途に使用する純水を製造する場合にも適用できるのはもちろんである。なおこの場合、装置や配管の熱殺菌が必要とされない場合がある。このとき、例えば、加温装置20は、不要になる場合がある。また、原水として水道水を使用せず、遊離塩素を除去する必要がない場合、活性炭塔30は、不要になる場合がある。さらに、活性炭塔30を必要としない場合、保安フィルタ40で活性炭の微粒子を取り除く必要がないため、保安フィルタ40は、不要になる場合がある。またさらに、原水中の二酸化炭素は、イオン交換装置80内のアニオン交換樹脂でも取り除くことができるため、アニオン交換樹脂への負担が過大にならない限り、脱気装置60は、不要になる場合がある。また、加温装置20により加熱した熱水で、イオン交換装置80内のイオン交換樹脂を再生できれば、加熱器70は、不要になる場合がある。ただし、加温装置20および加熱器70の何れか一方は、イオン交換樹脂の再生を行なうために必要となる。さらに、一連の工程の最後で固形分を取り除く必要がない場合、限外ろ過装置90は、不要になる場合がある。 In the purified water production unit 1 described above, the case of producing pharmaceutical purified water as pure water has been explained, but it is of course applicable to the case of producing pure water used for purposes other than pharmaceutical purified water. be. In this case, heat sterilization of the equipment and piping may not be required. At this time, for example, the heating device 20 may become unnecessary. Also, if tap water is not used as raw water and there is no need to remove free chlorine, the activated carbon tower 30 may not be required. Furthermore, when the activated carbon tower 30 is not required, the safety filter 40 may not be necessary because the safety filter 40 does not need to remove fine particles of the activated carbon. Furthermore, since the carbon dioxide in the raw water can also be removed by the anion exchange resin in the ion exchange device 80, the degassing device 60 may not be necessary as long as the burden on the anion exchange resin is not excessive. . Further, if the ion exchange resin in the ion exchange device 80 can be regenerated with hot water heated by the heating device 20, the heater 70 may be unnecessary. However, either one of the heating device 20 and the heater 70 is required to regenerate the ion exchange resin. Furthermore, the ultrafiltration device 90 may not be necessary if there is no need to remove solids at the end of the series of steps.

以下、本発明を実施例を用いて、より詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限りこれらの実施例により限定されるものではない。
なお、以下の実施例において、使用したイオン交換樹脂は以下の通りであり、何れも三菱ケミカル株式会社製である。

強酸性カチオン交換樹脂 :SK1B
弱酸性カチオン交換樹脂 :WK11、WK40L
強塩基性アニオン交換樹脂:SA10A
弱塩基性アニオン交換樹脂:WA20、WA30、WA21J(WA20の耐熱品)
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples as long as it does not exceed the scope of the invention.
In the following examples, the ion exchange resins used are as follows, all of which are manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.

Strongly acidic cation exchange resin: SK1B
Weakly acidic cation exchange resin: WK11, WK40L
Strongly basic anion exchange resin: SA10A
Weakly basic anion exchange resin: WA20, WA30, WA21J (heat-resistant version of WA20)

(実施例1)
実施例1では、水温の上昇に伴い、水中の導電率の変化を調べた。具体的には、カチオンとしてNaを吸着させたカチオン交換樹脂と、アニオンとしてClイオンを吸着させたアニオン交換樹脂とを混合したイオン交換樹脂を、10μS/cmの水中に浸漬し、水の温度と導電率との関係を調べた。なお、イオン交換樹脂であるカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂のそれぞれの交換基として、強酸性+強塩基性(SS)、強酸性+弱塩基性(SW)、弱酸性+強塩基性(WS)、弱酸性+弱塩基性(WW)の組み合わせを使用した。
(Example 1)
In Example 1, changes in electrical conductivity in water were investigated as the water temperature increased. Specifically, an ion exchange resin, which is a mixture of a cation exchange resin that adsorbs Na + as cations and an anion exchange resin that adsorbs Cl ions as anions, is immersed in water of 10 μS/cm. The relationship between temperature and conductivity was investigated. The exchange groups of the cation exchange resin and the anion exchange resin, which are ion exchange resins, are strongly acidic + strongly basic (SS), strongly acidic + weakly basic (SW), and weakly acidic + strongly basic (WS). , weakly acidic + weakly basic (WW) combinations were used.

図6は、実施例1の結果について示した図である。図中、横軸は、水の温度であり、縦軸は、水の導電率を表している。
図示するように、交換基として、強酸性+強塩基性(SS)、強酸性+弱塩基性(SW)、弱酸性+強塩基性(WS)、弱酸性+弱塩基性(WW)の何れの組み合わせにおいても、水温の上昇に伴い、水の伝導率が上昇する結果となった。つまり、温度が上昇すると、イオン交換樹脂に吸着していた塩類がより多く脱離し、水中に溶出した結果、導電率が上昇したものと考えられる。この場合、カチオン交換樹脂からはNaが脱離し、アニオン交換樹脂からはClが脱離した結果、導電率が上昇している。これにより、熱水によりこれらのイオン交換樹脂の再生が可能であることがわかる。
6 is a diagram showing the results of Example 1. FIG. In the figure, the horizontal axis represents the temperature of water, and the vertical axis represents the electrical conductivity of water.
As shown in the figure, the exchange group can be any one of strongly acidic + strongly basic (SS), strongly acidic + weakly basic (SW), weakly acidic + strongly basic (WS), and weakly acidic + weakly basic (WW). Also in the combination of , the conductivity of water increased as the water temperature increased. In other words, it is thought that when the temperature rises, more salts adsorbed on the ion exchange resin are desorbed and eluted into water, resulting in an increase in electrical conductivity. In this case, Na + is desorbed from the cation exchange resin and Cl is desorbed from the anion exchange resin, resulting in an increase in electrical conductivity. This indicates that it is possible to regenerate these ion exchange resins with hot water.

(実施例2)
実施例2では、水温の上昇に伴い、水中のpHの変化を調べた。具体的には、実施例1と同様の組み合わせのイオン交換樹脂を、10μS/cmの水中に浸漬し、水の温度とpHとの関係を調べた。
(Example 2)
In Example 2, changes in pH in water were investigated as the water temperature increased. Specifically, the same combination of ion-exchange resins as in Example 1 was immersed in water of 10 μS/cm, and the relationship between water temperature and pH was examined.

図7は、実施例2の結果について示した図である。図中、横軸は、水の温度であり、縦軸は、水のpHを表している。
図示するように、交換基として、強酸性+強塩基性(SS)、強酸性+弱塩基性(SW)、弱酸性+強塩基性(WS)、弱酸性+弱塩基性(WW)の何れの組み合わせにおいても、水温の上昇に伴い、pHについては、あまり変化しない結果になった。
このとき、強酸性+強塩基性(SS)および弱酸性+弱塩基性(WW)の組み合わせでは、pHは、ほぼ中性であった。
しかし、強酸性+弱塩基性(SW)では、pHが酸性となった。これは、Clの脱離がNaの脱離より多いことを示している。即ち、強酸性カチオン交換樹脂よりも、弱塩基性アニオン交換樹脂の方が、塩類とイオン交換樹脂との結びつきが弱く、吸着していた塩類の脱離が多いことを示す。
一方、弱酸性+強塩基性(WS)では、pHがアルカリ性となった。Naの脱離がClの脱離より多いことを示している。即ち、強塩基性アニオン交換樹脂よりも、弱酸性カチオン交換樹脂の方が、塩類とイオン交換樹脂との結びつきが弱く、吸着していた塩類の脱離が多いことを示す。
7 is a diagram showing the results of Example 2. FIG. In the figure, the horizontal axis represents the temperature of water, and the vertical axis represents the pH of water.
As shown in the figure, the exchange group can be any one of strongly acidic + strongly basic (SS), strongly acidic + weakly basic (SW), weakly acidic + strongly basic (WS), and weakly acidic + weakly basic (WW). Also in the combination of , the result was that the pH did not change much as the water temperature increased.
At this time, the pH was almost neutral in the combination of strong acidity + strong basicity (SS) and weak acidity + weak basicity (WW).
However, strongly acidic + weakly basic (SW) resulted in an acidic pH. This indicates that the elimination of Cl is more than that of Na + . That is, weakly basic anion-exchange resins show weaker bonds between salts and ion-exchange resins than strongly acidic cation-exchange resins, resulting in more desorption of adsorbed salts.
On the other hand, weakly acidic + strongly basic (WS) resulted in alkaline pH. It shows that the elimination of Na + is more than that of Cl . That is, weakly acidic cation exchange resins show weaker binding between salts and ion exchange resins than strongly basic anion exchange resins, and more desorption of adsorbed salts.

(実施例3)
実施例3では、熱脱離率を調べた。具体的には、実施例1と同様の組み合わせのイオン交換樹脂を、室温の水および80℃の熱水にそれぞれ浸漬し、Naの脱離量とClの脱離量とを調べ、これにより、熱脱離率を算出した。熱脱離率は、以下の算出式により算出を行なった。熱脱離率は、イオン交換樹脂がどの程度再生されたかを表す指標である。
(Example 3)
In Example 3, the thermal desorption rate was investigated. Specifically, the same combination of ion-exchange resins as in Example 1 was immersed in water at room temperature and in hot water at 80° C., and the amounts of Na + and Cl desorbed were examined. The thermal desorption rate was calculated by The thermal desorption rate was calculated by the following formula. The thermal desorption rate is an index representing how much the ion exchange resin has been regenerated.

Figure 0007197325000001
Figure 0007197325000001

図8は、実施例3の結果について示した図である。図中、横軸は、イオン交換樹脂の組み合わせであり、縦軸は、熱脱離率を表している。
図示するように、交換基として、強酸性+強塩基性(SS)、強酸性+弱塩基性(SW)、弱酸性+強塩基性(WS)、弱酸性+弱塩基性(WW)の何れの組み合わせにおいても、水温が室温よりも80℃の方が脱離量が増えることを示し、熱水により再生が可能であることを示している。
8 is a diagram showing the results of Example 3. FIG. In the figure, the horizontal axis represents the combination of ion exchange resins, and the vertical axis represents the thermal desorption rate.
As shown in the figure, the exchange group can be any one of strongly acidic + strongly basic (SS), strongly acidic + weakly basic (SW), weakly acidic + strongly basic (WS), and weakly acidic + weakly basic (WW). Also in the combination of , the amount of desorption increases when the water temperature is 80°C than at room temperature, indicating that regeneration is possible with hot water.

(実施例4)
実施例4では、イオン交換樹脂の溶出量を調べた。具体的には、実施例1と同様の組み合わせのイオン交換樹脂を、室温の水および80℃の熱水にそれぞれ浸漬し、TOC濃度を測定した。純水として医薬品精製水を製造する場合、イオン交換樹脂の溶出は、なるべく生じないことが好ましい。基準としては、TOC濃度が、500μg/L(ppb)以下であることが求められる。
(Example 4)
In Example 4, the elution amount of the ion exchange resin was examined. Specifically, the same combination of ion exchange resins as in Example 1 was immersed in water at room temperature and in hot water at 80° C., and the TOC concentration was measured. When pharmaceutical purified water is produced as pure water, it is preferable that the ion exchange resin is not eluted as much as possible. As a standard, the TOC concentration is required to be 500 μg/L (ppb) or less.

図9は、実施例4の結果について示した図である。図中、横軸は、イオン交換樹脂の組み合わせであり、縦軸は、TOC濃度を表している。
図示するように、交換基として、強酸性+強塩基性(SS)、強酸性+弱塩基性(SW)、弱酸性+強塩基性(WS)、弱酸性+弱塩基性(WW)の何れの組み合わせにおいても、TOC濃度については、40μg/L(ppb)以下となり、上記基準を満たしていることがわかる。
9 is a diagram showing the results of Example 4. FIG. In the figure, the horizontal axis represents the combination of ion exchange resins, and the vertical axis represents the TOC concentration.
As shown in the figure, the exchange group can be any one of strongly acidic + strongly basic (SS), strongly acidic + weakly basic (SW), weakly acidic + strongly basic (WS), and weakly acidic + weakly basic (WW). , the TOC concentration was 40 μg/L (ppb) or less, satisfying the above criteria.

(実施例5)
実施例5では、熱水により再生後のイオン交換樹脂が、再び吸着能力を有するか否かを検証した。具体的には、カチオンとしてNaを吸着させたカチオン交換樹脂と、アニオンとしてClイオンを吸着させたアニオン交換樹脂とを混合したイオン交換樹脂を用意した。そして、再生前のデータとして、10μS/cmの水中に浸漬し、室温で24時間恒温震とうを行ない、導電率を測定した。また、再生後のデータとして、このイオン交換樹脂を、80℃で24時間恒温震とうを行ない、さらにその後、室温で24時間恒温震とうを行ない、導電率を測定した。
(Example 5)
In Example 5, it was verified whether or not the ion-exchange resin after regenerating with hot water has the adsorption capacity again. Specifically, an ion exchange resin was prepared by mixing a cation exchange resin that adsorbs Na + as cations and an anion exchange resin that adsorbs Cl ions as anions. Then, as data before regeneration, it was immersed in water of 10 μS/cm, subjected to constant temperature shaking at room temperature for 24 hours, and the electrical conductivity was measured. As data after regeneration, the ion exchange resin was subjected to constant temperature shaking at 80° C. for 24 hours, and then at room temperature for 24 hours, and the electrical conductivity was measured.

図10は、実施例5の結果について示した図である。図中、横軸は、イオン交換樹脂の組み合わせであり、縦軸は、導電率を表している。
図示するように、交換基として、強酸性+弱塩基性(SW)、弱酸性+強塩基性(WS)、弱酸性+弱塩基性(WW)の何れの組み合わせにおいても、再生前より再生後において、導電率の低下が確認された。これにより、80℃の熱水による再生により、イオン交換樹脂に吸着していたNaやClの脱離が生じ、その結果、導電率が低下したことがわかる。そして、熱水による再生により、再び吸着能力を有するようになったことがわかる。
10 is a diagram showing the results of Example 5. FIG. In the figure, the horizontal axis represents the combination of ion exchange resins, and the vertical axis represents the electrical conductivity.
As shown in the figure, in any combination of strongly acidic + weakly basic (SW), weakly acidic + strongly basic (WS), and weakly acidic + weakly basic (WW) exchange groups, the , a decrease in conductivity was confirmed. This indicates that regeneration with hot water at 80° C. caused desorption of Na + and Cl adsorbed on the ion-exchange resin, resulting in a decrease in electrical conductivity. Then, it can be seen that the adsorption ability was restored by regeneration with hot water.

(実施例6)
実施例6では、カチオン交換樹脂の交換基+アニオン交換樹脂の交換基として、強酸性+弱塩基性(SW)の組み合わせにおいて、強酸性の交換基の交換容量と、弱塩基性の交換基の交換容量との比率を変化させたときに、80℃の熱水中で脱離するイオンによる導電率の変化を測定した。
また、カチオン交換樹脂の交換基+アニオン交換樹脂の交換基として、弱酸性+強塩基性(WS)の組み合わせにおいて、弱酸性の交換基の交換容量と、強塩基性の交換基の交換容量との比率を変化させたときに、80℃の熱水中で脱離するイオンによる導電率の変化を測定した。
なおこの場合、カチオン交換樹脂の交換容量およびアニオン交換樹脂の交換容量の合計は、26meqとしている。
(Example 6)
In Example 6, as the exchange group of the cation exchange resin + the exchange group of the anion exchange resin, in the combination of strongly acidic + weakly basic (SW), the exchange capacity of the strongly acidic exchange group and the exchange group of the weakly basic exchange group When changing the ratio to the exchange capacity, changes in conductivity due to ions desorbed in hot water at 80° C. were measured.
In addition, as the exchange group of the cation exchange resin + the exchange group of the anion exchange resin, in the combination of weakly acidic + strongly basic (WS), the exchange capacity of the weakly acidic exchange group and the exchange capacity of the strongly basic exchange group The change in electrical conductivity due to ions desorbed in hot water at 80° C. was measured when the ratio of
In this case, the total exchange capacity of the cation exchange resin and the exchange capacity of the anion exchange resin is 26 meq.

図11は、実施例6の結果について示した図である。図中、横軸は、pHを表し、縦軸は、導電率を表している。
図示するように、交換基として、強酸性+弱塩基性(SW)の組み合わせでは、強酸性の交換基の交換容量が、弱塩基性の交換基の交換容量よりも小さい方が、導電率は大きい。また、交換基として、弱酸性+強塩基性(WS)の組み合わせでは、弱酸性の交換基の交換容量が、強塩基性の交換基の交換容量よりも大きい方が、導電率は大きい。
この場合、導電率が大きいほど、イオン交換樹脂から脱離する塩類の量が大きく、イオン交換樹脂の再生効率が高いことを意味する。
11 is a diagram showing the results of Example 6. FIG. In the figure, the horizontal axis represents pH, and the vertical axis represents electrical conductivity.
As shown in the figure, in the combination of strongly acidic and weakly basic (SW) exchange groups, the conductivity is lower when the exchange capacity of the strongly acidic exchange group is smaller than the exchange capacity of the weakly basic exchange group. big. In addition, in the combination of weakly acidic and strongly basic (WS) exchange groups, the conductivity is higher when the exchange capacity of the weakly acidic exchange group is larger than the exchange capacity of the strongly basic exchange group.
In this case, the larger the conductivity, the larger the amount of salts desorbed from the ion exchange resin, which means that the efficiency of regeneration of the ion exchange resin is high.

(実施例7)
実施例7では、カチオン交換樹脂の交換基+アニオン交換樹脂の交換基として、強酸性+弱塩基性(SW)の組み合わせにおいて、強酸性の交換基の交換容量と、弱塩基性の交換基の交換容量との比率を変化させたときに、実施例3と同様の方法で熱脱離率を調べた。
また、カチオン交換樹脂の交換基+アニオン交換樹脂の交換基として、弱酸性+強塩基性(WS)の組み合わせにおいて、弱酸性の交換基の交換容量と、強塩基性の交換基の交換容量との比率を変化させたときに、実施例3と同様の方法で熱脱離率を調べた。
(Example 7)
In Example 7, as the exchange group of the cation exchange resin + the exchange group of the anion exchange resin, in the combination of strongly acidic + weakly basic (SW), the exchange capacity of the strongly acidic exchange group and the exchange group of the weakly basic exchange group The thermal desorption rate was examined in the same manner as in Example 3 when the ratio to the exchange capacity was changed.
In addition, as the exchange group of the cation exchange resin + the exchange group of the anion exchange resin, in the combination of weakly acidic + strongly basic (WS), the exchange capacity of the weakly acidic exchange group and the exchange capacity of the strongly basic exchange group The rate of thermal desorption was examined in the same manner as in Example 3 when the ratio of

図12は、実施例7の結果について示した図である。図中、横軸は、イオン交換樹脂の組み合わせであり、縦軸は、熱脱離率を表している。
図示するように、交換基として、強酸性+弱塩基性(SW)の組み合わせでは、強酸性の交換基の交換容量が、弱塩基性の交換基の交換容量よりも小さい方が、熱脱離率は大きい。また、交換基として、弱酸性+強塩基性(WS)の組み合わせでは、弱酸性の交換基の交換容量が、強塩基性の交換基の交換容量よりも大きい方が、熱脱離率は大きい。
この場合、熱脱離率が大きいほど、イオン交換樹脂から脱離する塩類の量が大きく、イオン交換樹脂の再生効率が高いことを意味する。
12 is a diagram showing the results of Example 7. FIG. In the figure, the horizontal axis represents the combination of ion exchange resins, and the vertical axis represents the thermal desorption rate.
As shown in the figure, in the combination of strongly acidic and weakly basic (SW) exchange groups, the exchange capacity of the strongly acidic exchange group is smaller than the exchange capacity of the weakly basic exchange group. rate is high. In addition, in the combination of weakly acidic + strongly basic (WS) exchange groups, the larger the exchange capacity of the weakly acidic exchange group than the exchange capacity of the strongly basic exchange group, the higher the thermal desorption rate. .
In this case, the higher the thermal desorption rate, the greater the amount of salts desorbed from the ion exchange resin, which means that the regeneration efficiency of the ion exchange resin is high.

(実施例8)
実施例8では、交換基として、強酸性+弱塩基性(SW)の組み合わせで、カラム通水試験を行なった。このとき強酸性カチオン交換樹脂として、SK1Bを57.2mL-R用い、弱塩基性アニオン交換樹脂として、WA21Jを99.8mL-R用いた。即ち、イオン交換樹脂の総量は、157mL-Rとなる。これらの交換容量の当量比は、SK1B:WA21J=1:1.5とした。そして、これらのイオン交換樹脂を、20mmφ×1000mmHのカラムに、層高500mmHで充填した。
次に、供給水として、導電率10μS/cmのRO処理水を用いて、このカラムに通水を行ない、導電率の変化を調べた。このとき、通水SV(Space Velocity)は、20h-1(≒50mL/min)とした。
(Example 8)
In Example 8, a column water flow test was performed using a combination of strongly acidic and weakly basic (SW) exchange groups. At this time, 57.2 mL-R of SK1B was used as the strongly acidic cation exchange resin, and 99.8 mL-R of WA21J was used as the weakly basic anion exchange resin. That is, the total amount of ion exchange resin is 157 mL-R. The equivalent ratio of these exchange capacities was SK1B:WA21J=1:1.5. Then, these ion exchange resins were packed in a column of 20 mmφ×1000 mmH with a layer height of 500 mmH.
Next, RO-treated water having a conductivity of 10 μS/cm was used as feed water, and water was passed through this column to examine the change in conductivity. At this time, water flow SV (Space Velocity) was set to 20 h −1 (≈50 mL/min).

図13は、実施例8の結果について示した図である。図中、横軸は、通水倍量であり、縦軸は、導電率を表している。
本実施例では、イオン交換樹脂による処理後の水の導電率の目標を、1.0μS/cm以下とした。そして、図示するように、通水倍量が、7000BVで、1.0μS/cmとなった。
13 is a diagram showing the results of Example 8. FIG. In the figure, the horizontal axis represents the water flow rate, and the vertical axis represents the electrical conductivity.
In this example, the target of the electrical conductivity of the water after treatment with the ion exchange resin was 1.0 μS/cm or less. Then, as shown in the figure, the water flow rate was 1.0 μS/cm at 7000 BV.

(実施例9)
実施例9では、実施例8で使用したイオン交換樹脂を80℃の熱水で再生し、再び使用できるか否かを調べた。
(Example 9)
In Example 9, the ion exchange resin used in Example 8 was regenerated with hot water at 80° C., and it was examined whether it could be reused.

図14は、実施例9の結果について示した図である。図中、横軸は、通水倍量であり、縦軸は、導電率を表している。
図示するように、1回目の通水では、実施例8と同様に、通水倍量が、7000BVで1.0μS/cmとなった。なお、通水SVは、通水倍量が、0BV~1500BVおよび3200BV~7000BVの範囲では、20h-1とし、1500BV~3200BVの範囲では、40h-1とした。そして、通水後のイオン交換樹脂を80℃の熱水で再生し、2回目の通水を行なった。その結果、初期における水の導電率は、0.75μS/cmとなり、再生を行なえたことが確認された。そして、232BVで再び1.0μS/cmとなった。
14 is a diagram showing the results of Example 9. FIG. In the figure, the horizontal axis represents the water flow rate, and the vertical axis represents the electrical conductivity.
As shown in the figure, in the first water flow, the double water flow rate was 1.0 μS/cm at 7000 BV, as in Example 8. The water flow SV was set to 20 h −1 when the water flow rate was in the range of 0 BV to 1500 BV and 3200 BV to 7000 BV, and was set to 40 h −1 in the range of 1500 BV to 3200 BV. Then, the ion-exchange resin after passing water was regenerated with hot water at 80° C., and water was passed for the second time. As a result, the electrical conductivity of the water at the initial stage was 0.75 μS/cm, confirming that the regeneration was carried out. Then, at 232 BV, it became 1.0 μS/cm again.

1…精製水製造ユニット、10…原水タンク、20…加温装置、30…活性炭塔、40…保安フィルタ、50…RO装置、60…脱気装置、70…加熱器、80…イオン交換装置、90…限外ろ過装置、100…貯留タンク、110…制御ユニット 1 Purified water production unit 10 Raw water tank 20 Heating device 30 Activated carbon tower 40 Safety filter 50 RO device 60 Degassing device 70 Heater 80 Ion exchange device 90... Ultrafiltration device, 100... Storage tank, 110... Control unit

Claims (12)

原水を逆浸透膜に通水することにより透過水を得るろ過脱塩手段と、
前記透過水をイオン交換樹脂に通水し脱塩を行なう脱塩手段と、
前記イオン交換樹脂に熱水を通水する再生手段と、
を備える純水製造装置であって、
前記イオン交換樹脂は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを混合したものであり、
前記カチオン交換樹脂は、強酸性の交換基を有するとともに、前記アニオン交換樹脂は、弱塩基性の交換基を有し、
前記強酸性の交換基の交換容量は、前記弱塩基性の交換基の交換容量よりも小さいことを特徴とする純水製造装置。
Filtration and desalination means for obtaining permeated water by passing raw water through a reverse osmosis membrane;
a desalting means for desalting the permeated water by passing it through an ion exchange resin;
regeneration means for passing hot water through the ion exchange resin;
A pure water production apparatus comprising
The ion exchange resin is a mixture of a cation exchange resin and an anion exchange resin,
The cation exchange resin has a strongly acidic exchange group, and the anion exchange resin has a weakly basic exchange group,
The pure water production apparatus, wherein the exchange capacity of the strongly acidic exchange group is smaller than the exchange capacity of the weakly basic exchange group.
原水を逆浸透膜に通水することにより透過水を得るろ過脱塩手段と、 Filtration and desalination means for obtaining permeated water by passing raw water through a reverse osmosis membrane;
前記透過水をイオン交換樹脂に通水し脱塩を行なう脱塩手段と、 a desalting means for desalting the permeated water by passing it through an ion exchange resin;
前記イオン交換樹脂に熱水を通水する再生手段と、 regeneration means for passing hot water through the ion exchange resin;
を備える純水製造装置であって、 A pure water production apparatus comprising
前記イオン交換樹脂は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを混合したものであり、 The ion exchange resin is a mixture of a cation exchange resin and an anion exchange resin,
前記カチオン交換樹脂は、弱酸性の交換基を有するとともに、前記アニオン交換樹脂は、強塩基性の交換基を有し、 The cation exchange resin has a weakly acidic exchange group, and the anion exchange resin has a strongly basic exchange group,
前記弱酸性の交換基の交換容量は、前記強塩基性の交換基の交換容量よりも大きいことを特徴とする純水製造装置。 The pure water production apparatus, wherein the exchange capacity of the weakly acidic exchange group is larger than the exchange capacity of the strongly basic exchange group.
前記透過水を加熱し、前記熱水とする第1の加熱手段をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の純水製造装置。 3. The pure water producing apparatus according to claim 1, further comprising a first heating means for heating said permeated water to make said hot water. 原水の加熱を行なう第2の加熱手段をさらに備えることを特徴とする請求項に記載の純水製造装置。 4. The pure water production apparatus according to claim 3 , further comprising second heating means for heating the raw water. 前記第2の加熱手段と前記ろ過脱塩手段の間に、活性炭により不純物を除去する活性炭処理手段をさらに備えることを特徴とする請求項に記載の純水製造装置。 5. The pure water production apparatus according to claim 4 , further comprising activated carbon treatment means for removing impurities with activated carbon between said second heating means and said filtering and desalting means. 前記脱塩手段および前記再生手段は、前記イオン交換樹脂を充填し、双方の処理を行なう1つの充填槽であることを特徴とする請求項1または2に記載の純水製造装置。 3. The pure water production apparatus according to claim 1, wherein said desalination means and said regeneration means are a single packed tank filled with said ion exchange resin for performing both treatments. 前記透過水の導電率は、50μS/cm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の純水製造装置。 3. The pure water production apparatus according to claim 1, wherein said permeated water has a conductivity of 50 [mu]S/cm or less. 原水を逆浸透膜に通水することにより透過水を得るろ過脱塩工程と、
純水を製造するときに、イオン交換樹脂に前記透過水を通水し脱塩を行なう脱塩工程と、
前記イオン交換樹脂を再生するときに、当該イオン交換樹脂に熱水を通水する再生工程と、
を含む純水製造方法であって、
前記イオン交換樹脂は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを混合したものであり、
前記カチオン交換樹脂は、強酸性の交換基を有するとともに、前記アニオン交換樹脂は、弱塩基性の交換基を有し、
前記強酸性の交換基の交換容量は、前記弱塩基性の交換基の交換容量よりも小さいことを特徴とする純水製造方法。
a filtration and desalination step of obtaining permeated water by passing raw water through a reverse osmosis membrane;
a desalting step of passing the permeated water through an ion exchange resin to desalinate it when producing pure water;
a regeneration step of passing hot water through the ion exchange resin when regenerating the ion exchange resin;
A pure water production method comprising
The ion exchange resin is a mixture of a cation exchange resin and an anion exchange resin,
The cation exchange resin has a strongly acidic exchange group, and the anion exchange resin has a weakly basic exchange group,
A method for producing pure water, wherein the exchange capacity of the strongly acidic exchange group is smaller than the exchange capacity of the weakly basic exchange group.
原水を逆浸透膜に通水することにより透過水を得るろ過脱塩工程と、a filtration and desalination step of obtaining permeated water by passing raw water through a reverse osmosis membrane;
純水を製造するときに、イオン交換樹脂に前記透過水を通水し脱塩を行なう脱塩工程と、 a desalting step of passing the permeated water through an ion exchange resin to desalinate it when producing pure water;
前記イオン交換樹脂を再生するときに、当該イオン交換樹脂に熱水を通水する再生工程と、 a regeneration step of passing hot water through the ion exchange resin when regenerating the ion exchange resin;
を含む純水製造方法であって、 A pure water production method comprising
前記イオン交換樹脂は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを混合したものであり、 The ion exchange resin is a mixture of a cation exchange resin and an anion exchange resin,
前記カチオン交換樹脂は、弱酸性の交換基を有するとともに、前記アニオン交換樹脂は、強塩基性の交換基を有し、 The cation exchange resin has a weakly acidic exchange group, and the anion exchange resin has a strongly basic exchange group,
前記弱酸性の交換基の交換容量は、前記強塩基性の交換基の交換容量よりも大きいことを特徴とする純水製造方法。 A method for producing pure water, wherein the exchange capacity of the weakly acidic exchange group is larger than the exchange capacity of the strongly basic exchange group.
前記イオン交換樹脂を再生するときに、前記透過水を加熱し、前記熱水とする加熱工程をさらに含むことを特徴とする請求項8または9に記載の純水製造方法。 10. The pure water producing method according to claim 8 , further comprising a heating step of heating the permeated water to make it into the hot water when regenerating the ion exchange resin. 原水の加温を行なう加温工程をさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の純水製造方法。 11. The pure water production method according to claim 10 , further comprising a heating step of heating the raw water. 前記加温工程と前記ろ過脱塩工程の間に、活性炭により不純物を除去する活性炭処理工程をさらに備えることを特徴とする請求項11に記載の純水製造方法。 12. The method for producing pure water according to claim 11 , further comprising an activated carbon treatment step of removing impurities with activated carbon between said heating step and said filtering and desalting step.
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